DE202011108787U1 - Gefäß für Schüttgutreaktoren - Google Patents

Abstract

Behälter für Schüttgutreaktoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung rohrförmig gestaltet ist, stirnseitig am einen Ende eine Eintrittsvorrichtung und am anderen Ende eine Austrittsvorrichtung besitzt und mit einem stufenlosen, durchlaufenden Drehantrieb um die Längsachse und einem Schwenkantrieb für den Azimut der Längsachse versehen ist.

Description

• Stand der Technik
• Senkrechte Zylinder
• Es ist bekannt, dass die Gefälle von Schüttgutreaktoren wie der THTR 300 feststehende, senkrechte Bauwerke aus hitzebeständigem Material sind, wobei das Schüttgut in Form von Brennstoffkugeln oben eingebracht und unten abgezogen werden _(Fig.: 3.1)_ Die Regelstäbe _(Fig.: 3.2)_.erzeugen zusätzlichen Druck in Abzugsrichtung und müssen mit einer Stickstoffverbindung geschmiert werden, um im sehr trockenen Kühlgas Helium durch die Kugelschüttung geführt zu werden. Die Neutronenflussmessung liefert die Kenngröße für den Leistungszustand des Reaktors.
• In der Silotechnik für Feststoffe unterschiedlicher Korneigenschaften kommen Gefäße wie senkrechte Zylinder zum Einsatz.
• Waagerechte, schräge Zylinder
• Beim Wäschetrockner sorgt eine waagerechte Trommel für die laufende Umschichtung und damit guter Durchlüftung der Wäsche und wirksamer Verfrachtung der ausgetriebenen Feuchtigkeit. Im Bereich der Abwasserbehandlung kommen Schneckentrockner zum Einsatz, bei denen im schräggestellten Zylindergefäß achsenparalel eine beheizte Schnecke den stirseitig zugeführten Klärschlamm fördert, aufheizt und entfeuchtet. Das Produkt wird mittels Zellradschleusen eingetragen und abgezogen. Mit dem Drehrohofen fanden die Techniker die einzig mögliche Methode, die Zementherstellung mit dem pulverförmigen Produkt zu realisieren. Ein Stirnrad- oder Kegelradgetriebe dreht den Rohr mit stufenlos regelbarer Drehzahl. Beim getriebelosen Elektroantrieb wird das Läufer-Blechpaket mit dem Kurzschlusskäfig um den Rohrkörper des Brennofens gelegt und der Stator im Luftspaltabstand gegenüber angeordnet. Ein Umrichter speist den Antrieb und erlaubt stufenlos variable Frequenz.
• Kritik am Stand der Technik
• Senkrechte Zylinder
• Im Betrieb diesen Kugelumlaufes kam es häufig zu Brückenbildung, Verklemmung und Bruch der Brennstoffkugeln _(Fig.: 3)_. Die Regelstäbe wurden von oben in die Kugelschüttung eingefahren und erzeugten so zusätzlichen Druck. Trotz Schmierung der Regelstäbe mit einer Stickstoffverbindungen gestaltete sich die Regelung sehr schwierig bis unmöglich. Mit dem nicht vollkommen durchgeplante Kugelumlauf lassen sich wirtschaftlich nur begrenzte Einheiten von etwa 300 MW bauen, die dann im Reaktorgebäude zu höheren Blockleistungen zusammengeschaltet werden müssen. Bei größeren Einheiten geht die Eigensicherheit des schnellen Brüters verloren, da die Regelstäbe nicht mehr ausreichend in die tiefere Kugelschüttung einfahren können. Es kann nicht mehr gezielt geregelt und damit nicht kontrolliert abschaltet werden. Die Neutronenflussmessung liefert die Kenngröße für den Leistungszustand des Reaktors und ist beim Kugelhaufenreaktor ohne Führungsrohre nicht zu realisieren.
• In der Silotechnik ist das verstopfungsfreie Nachsickern zum Abzugsauslass das Hauptproblem, wird aber durch die aufwändige Gestaltung des Bodenabzugs und diverse Rüttelmechanismen gegen die Brückenbildung sicher beherrscht.
• Waagerechte, schräge Zylinder
• Wäschetrockner, Schlammtrockner und Drehrohrofen arbeiten zuverlässig.
• Erzielbare Vorteile
• Die im Schutzanspruch 1 angegebene waagerechte und im Azimut verstellbare Anordnung des Reaktorgefäßes _(Fig.: 2)_.gestaltet den Druck in der Kugelschüttung variabel und damit kann die Energieverstellung sowohl durch die Regelstäbe als auch durch die Anzahl der im Reaktorgefäß befindlichen Brennstofkugeln feinfühlig dosierbar vorgenommen werden. Die Brückenbildung ist ausgeschlossen und damit die laufende Zufuhr und vor allen Dingen die problemlose Abfuhr der Brennelementkugeln gewährleistet. Regelkugeln und Kugeln mit Brutstoff können besser in der Kugelschüttung verteilt werden und gelangen im zügigen Kugelstrom auf definierteren Wegen zum Abzugssystem. Die Regelstäbe _(Fig.: 2.1)_. laufen in Rohren _(Fig.: 2.2)_. und kollidieren somit nicht mit den Kugeln der Reaktorfüllung _(Fig.: 3.2)_.. Moderne Schleifring- und Datenfunksysteme sorgen für die sichere Energieversorgung und die sichere Kopplung von Sensorsignalen und Steuerbefehlen zwischen dem rotierenden Reaktorgefäß und dem festen Boden. Auch der Kugelzulauf und -Abzug kann sich der heute ausgereiften Schleusentechnik bedienen. Mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse steht ein Brutreaktor zur Verfügung, der sowohl den Brennstoffbedarf selbst erbrütet, einen inhärent sicheren Betrieb fährt und die zu entsorgende radioaktive Restmenge auf ein Minimum reduziert. Die Neutronenflussmessung kann im Fürungsrohr über die volle Schüttunstiefe verfahren werden, bildet das Leistungsprofil exakt und reproduzierbar ab, zeigt Hitzekonzentrationen und gestattet der modernen Prozess-Automatisierungstechnik jederzeit sichere Fahrweise im Rahmen der Netzanforderungen.
• Im Zement-Drehrohrofen erfolgt der Brennvorgang bei etwa 1000 grad C. Kugelhaufenreaktoren arbeiten bei etwa 900 grad C. Man kann also hier auf Erfahrungswerte für die Konstruktion eines erfindungsgemäßen Gefäßes für Schüttgutreaktoren der THTR 300 Technik zurückgreifen. Die Entwicklung der Werkstoffe und Dimensionierungen, der Vorgaben und Lösungsmuster für deterministische und stochastische Berechnungen auf den heute verfügbaren Hochleistungsrechnern müssen nicht mehr bei Null beginnen.
• Zeichnung
• Ausführungsbeispiel des Behälters für Schüttgutreaktoren.
• Bezugszeichenliste
• Fig. 1 Reaktorgefäß nach Anspruch 1 in waagerechter Betriebslage

1.1

Schüttgutbehälter

1.2

Lagerung

1.3

Drehantrieb mit Stirnradgetriebe

1.4

Drehantrieb mit Kegelradgetriebe

1.5

Schwenklager

1.6

Schwenkantrieb

Fig. 2 Reaktorgefäß nach Anspruch 1 in schräger Betriebslage

2.1

Regelstab

2.2

Regelstab-Führungsrohr

Fig. 3 Reaktorgefäß nach dem Stand der Technik

3.1

Kugelabzug

3.1

Regelstab

Claims (8)

1. Behälter für Schüttgutreaktoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung rohrförmig gestaltet ist, stirnseitig am einen Ende eine Eintrittsvorrichtung und am anderen Ende eine Austrittsvorrichtung besitzt und mit einem stufenlosen, durchlaufenden Drehantrieb um die Längsachse und einem Schwenkantrieb für den Azimut der Längsachse versehen ist.
2. Behälter für Schüttgutreaktoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb als getriebeloser Elektroantrieb ausgeführt ist.
3. Behälter für Schüttgutreaktoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb hydraulisch ausgeführt ist.
4. Behälter für Schüttgutreaktoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass achsparallele Führungsrohre für die Regelstäbe in die stirnseitigen Abschlussplatten über Dehnelemente eingebaut sind.
5. Behälter für Schüttgutreaktoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neutronenflussmessung im Spaltbereich zwischen Führungsrohr und Regelstab eingebaut ist.
6. Behälter für Schüttgutreaktoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelstabantriebe energie- und datenmäßig über Schleifringe versorgt werden.
7. Behälter für Schüttgutreaktoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Datenfunk für die Übertragung der Steuer- und Messsignale eingebaut ist.
8. Behälter für Schüttgutreaktoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor im Hochtemperaturbereich aus keramischen Werkstoffen besteht.

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